以太坊交易确认时间优化：探索更快速的用户体验

区块链用户体验的一个重要方面是交易确认速度。近年来，以太坊在这方面取得了显著进步。目前，L1上的交易通常可以在5-20秒内确认，与使用信用卡支付相当。然而，某些应用场景要求更短的延迟，甚至需要达到毫秒级。本文将探讨以太坊进一步缩短交易确认时间的可行方案。

现有技术概述

单槽最终性

目前以太坊采用的Gasper共识机制基于槽和周期结构。每12秒一个槽，验证者轮流对链头进行投票。经过两个周期（12.8分钟）后，交易获得强经济保证的最终性。

这种方法存在两个主要问题：一是复杂性高，容易出现交互错误；二是12.8分钟的最终确认时间过长。为解决这些问题，单槽最终性（SSF）方案被提出。SSF采用类似Tendermint的共识机制，每个区块在下一个区块生成前就能达成最终性。

SSF的挑战在于需要质押者每12秒发布两次消息，这对网络负载较大。虽然有一些缓解方案，如最近提出的Orbit SSF，但用户仍需等待5-20秒才能确认交易。

Rollup预确认

近年来，以太坊采取了以rollup为中心的发展路线。L1专注于提供数据可用性和核心功能，而L2（如rollups、validiums和plasmas）则致力于为用户提供更好的体验。

L2面临的一个重要问题是如何实现比L1更快的交易确认。理论上，L2可以建立自己的"去中心化排序器"网络，由小规模验证者每几百毫秒签署一次区块。然而，这种方法存在潜在风险，如验证者可能签署冲突的区块。

为解决这个问题，有人提出了基础预确认的概念。这种方法利用以太坊提议者的复杂性，激励他们提供预确认服务。用户可以支付额外费用，以获得交易将被包含在下一个区块中的即时保证。

未来展望

结合单槽最终性和预确认技术，我们可能会看到一个新的epoch-slot架构：

• 采用类似Orbit的技术减少每个槽的验证者数量
• 槽时长可能增加到16秒
• 使用rollup预确认或基础预确认为用户提供更快的确认

这种架构之所以难以避免，是因为达成近似共识所需时间远少于达成最大程度经济最终性。原因包括：

1. 近似共识只需少量节点，而经济最终性需要大多数节点参与
2. 节点数量增加会延长签名收集时间
3. 专业化节点子集可以更快达成近似协议

L2策略建议

L2目前有三种可行策略：

1. 全面基于以太坊：优化以太坊基础层技术和价值观
2. "带区块链脚手架的服务器"：结合服务器效率和区块链安全性
3. 折衷方案：建立快速链，同时利用以太坊提供额外安全性

对于不同应用场景，适用的解决方案也不同。一个关键问题是以太坊原生的epoch-and-slot架构能做到多好。如果能将槽时间降至1秒，那么第三种策略的价值就会大大降低。

目前，我们还无法确定最终答案。区块提议者的复杂程度仍存在不确定性。像Orbit SSF这样的新设计为探索提供了更多可能性。我们拥有的选项越多，就能为L1和L2用户提供更好的体验，同时简化L2开发者的工作。